解题思路:
如下图所示,给定一个压入序列 $pushed$ 和弹出序列 $popped$ ,则压入 / 弹出操作的顺序(即排列)是 唯一确定 的。
如下图所示,栈的数据操作具有 先入后出 的特性,因此某些弹出序列是无法实现的。
考虑借用一个辅助栈 $stack$ ,模拟 压入 / 弹出操作的排列。根据是否模拟成功,即可得到结果。
- 入栈操作: 按照压栈序列的顺序执行。
- 出栈操作: 每次入栈后,循环判断 “栈顶元素 $=$ 弹出序列的当前元素” 是否成立,将符合弹出序列顺序的栈顶元素全部弹出。
由于题目规定
栈的所有数字均不相等
,因此在循环入栈中,每个元素出栈的位置的可能性是唯一的(若有重复数字,则具有多个可出栈的位置)。因而,在遇到 “栈顶元素 $=$ 弹出序列的当前元素” 就应立即执行出栈。
算法流程:
- 初始化: 辅助栈 $stack$ ,弹出序列的索引 $i$ ;
- 遍历压栈序列: 各元素记为 $num$ ;
- 元素 $num$ 入栈;
- 循环出栈:若 $stack$ 的栈顶元素 $=$ 弹出序列元素 $popped[i]$ ,则执行出栈与 $i++$ ;
- 返回值: 若 $stack$ 为空,则此弹出序列合法。
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(N)$ : 其中 $N$ 为列表 $pushed$ 的长度;每个元素最多入栈与出栈一次,即最多共 $2N$ 次出入栈操作。
- 空间复杂度 $O(N)$ : 辅助栈 $stack$ 最多同时存储 $N$ 个元素。
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代码:
题目指出 pushed 是 popped 的排列
。因此,无需考虑 $pushed$ 和 $popped$ 长度不同 或 包含元素不同 的情况。
Python
class Solution:
def validateStackSequences(self, pushed: List[int], popped: List[int]) -> bool:
stack, i = [], 0
for num in pushed:
stack.append(num) # num 入栈
while stack and stack[-1] == popped[i]: # 循环判断与出栈
stack.pop()
i += 1
return not stack
Java
class Solution {
public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
int i = 0;
for(int num : pushed) {
stack.push(num); // num 入栈
while(!stack.isEmpty() && stack.peek() == popped[i]) { // 循环判断与出栈
stack.pop();
i++;
}
}
return stack.isEmpty();
}
}
C++
class Solution {
public:
bool validateStackSequences(vector<int>& pushed, vector<int>& popped) {
stack<int> stk;
int i = 0;
for(int num : pushed) {
stk.push(num); // num 入栈
while(!stk.empty() && stk.top() == popped[i]) { // 循环判断与出栈
stk.pop();
i++;
}
}
return stk.empty();
}
};